近期，深圳大學物理與光電工程學院范平教授團隊在國際頂級期刊連續(xù)發(fā)表3篇有關(guān)熱電材料性能優(yōu)化的研究論文。團隊近年致力于熱電材料及器件的研究工作，提出了原位生長高質(zhì)量納米結(jié)構(gòu)熱電薄膜及通過復合調(diào)控提升材料熱電性能等新途徑和新方法，為高效熱電器件的開發(fā)提供了堅實的材料基礎(chǔ)，具有重要的理論價值和應(yīng)用前景。

針對n型多晶SnSe熱電性能不高的現(xiàn)狀，本團隊與澳大利亞陳志剛教授合作，首次通過在Pb/I雙摻雜的SnSe基熱電材料中引入二維WSe2 納米顆粒形成WSe2/SnSe p-n 結(jié)。這些p-n結(jié)作為能量過濾屏障和聲子散射中心大大優(yōu)化了n型SnSe多晶的熱電性能。成果以“Two-dimensional WSe2/SnSe p-n junctions secure ultrahigh thermoelectric performance in n-type Pb/I Co-doped polycrystalline SnSe”為題發(fā)表在國際物理學領(lǐng)域頂級期刊《Materials Today Physics》(JCR物理一區(qū)，影響因子：10.44)。陳躍星助理教授為論文第一作者，范平教授和鄭壯豪助理教授為論文通訊作者，深圳大學為第一通訊單位。

而鑒于CoSb3薄膜熱電性能難以獲得有效提升的研究瓶頸，本團隊利用高溫原位生長技術(shù)，并利用能帶工程和微結(jié)構(gòu)的多重調(diào)控，最終實現(xiàn)了高熱電優(yōu)值CoSb3薄膜的制備。成果以“Rational band engineering and structural manipulations inducing high thermoelectric performance in n-type CoSb3 thin films”為題發(fā)表在國際能源領(lǐng)域頂級期刊《Nano Energy》(JCR物理一區(qū)，影響因子16.60)。鄭壯豪助理教授與敖冬威博士為本論文的共同第一作者，范平教授為論文通訊作者，深圳大學為第一通訊單位。

在低成本熱電薄膜材料研究方面，本團隊采用Cu離子注入的方法，實現(xiàn)了高質(zhì)量Cu2Se薄膜的制備，將Cu2Se薄膜的功率因子提升至9μWcm^-1K^-2，是目前采用濺射法所制備的最高值。成果以“a-Cu2Se thermoelectric thin films prepared by copper sputtering into selenium precursor layers“為題在線發(fā)表在國際環(huán)境領(lǐng)域頂級期刊《Chemical Engineering Journal》(JCR工程環(huán)境一區(qū)，影響因子10.65)。范平教授為論文第一作者，其指導的碩士研究生黃小蘭同學為論文第二作者，鄭壯豪助理教授為論文通訊作者，深圳大學為唯一通訊單位。

基金支持：該工作得到了國家自然科學基金(11604212)、廣東省自然科學基金(2019A1515110107和2020A1515010805)、深圳市先進薄膜與應(yīng)用重點實驗室項目(ZDSYS 20170228105421966)等項目的大力支持。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2020.100306

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105683

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.128444

（物理與光電工程學院 供稿）